第三节用途广泛的金属材料
知识点1：合金的概念及特征
合金的特点：合金的熔点一般比它的各成分金属的______，但比成分金属具有更______的硬度、强度和机械加工性能，用途比纯金属广泛。21cnjy.com
【例题1】下列物质中不属于合金的是( )
A．硬铝 B．黄铜
C．生铁 D．水银
【答案】D
【解析】水银为单质汞，不是合金，故答案选D。
【变式练习1】下列关于合金的叙述，不正确的是( )
A．合金的熔点一般比它的成分金属的熔点低
B．合金的硬度一般比它的成分金属的大
C．合金的性质一般是各成分金属性质的总和
D．青铜是我国最早使用的合金
知识点2：合金的分类
1．铜合金
青铜：含__________；
黄铜：含__________；
白铜：含__________。
2．钢
钢实际上是以______为主要成分的______的合金，因成分不同，性能也存在差异。
钢
【例题2】生铁和钢都是铁的合金，两者含碳量的关系为( )
A．前者大于后者 B．前者小于后者
C．两者相等 D．不确定
【答案】A
【解析】生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金，钢是含碳量为0.03%～2%的铁合金。故答案选A。
【变式练习2】把生铁冶炼成碳素钢，要解决的主要问题是( )
A．除去生铁中的各种杂质，把生铁提纯
B．适当降低生铁里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害物质
C．用还原剂把铁的氧化物还原成铁
D．加入合金元素改善生铁性能
知识点3：合金的性质及其应用
在进行金属材料选择时，常常要考虑以下几个方面：主要用途、______、______性质(密度、硬度、强度、导电性)、化学性质(对水的作用、耐______性)、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等方面。21世纪教育网版权所有
【例题3】铜锌合金的颜色酷似黄金的颜色，所以，近年来用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不宜区别真伪的方法是( )21·cn·jy·com
A．测定密度 B．放入硝酸中
C．放入盐酸中 D．观察外观
【答案】D
【解析】铜锌合金的颜色酷似金的颜色，所以观察外观不易区别其真伪，D正确；金的密度与铜锌合金密度不同；金与硝酸、盐酸都不反应，铜和锌都能与硝酸反应，产生气泡；锌能与盐酸产生气泡，A、B、C都可以区别真伪。www.21-cn-jy.com
【变式练习3】合金制成的金属材料与纯金属制成的金属材料相比，具有的优点是( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的都大
②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的都低
③改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可得到不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广
A．①②④⑤ B．①②③⑤
C．②③④ D．①②③④⑤
参考答案及解析
知识点1
低 大
【变式练习1】C
【解析】由合金的定义进行分析，即可得出正确答案C。
外观 物理 腐蚀
【变式练习3】B
【解析】合金的硬度比各成分金属的大，①正确；合金的熔点一般低于各成分金属，但电阻比纯金属要大，故②正确，④错误；使用不同的原料和工艺，可以得到不同性能的合金，③正确；合金的性能比纯金属好，应用更广泛，⑤正确。21教育网
用途广泛的金属材料——综合检测题
第I卷（选择题，共45分）
1．在生活、生产中，目前用量最大，用途最广的合金是( )
A．钛合金 B．铜 C．钢 D．硬铝
2．下列说法正确的是( )
A．青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金
B．不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样
C．我们日常生活中用到的铜合金制品主要是黄铜制的
D．各种铜合金都有良好的导电、导热性
3．（双选）合金是不同种金属(也包括非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的元素是( )21·世纪*教育网
Fe
Cu
Zn
Ag
Au
W
熔点/℃
1535
1083
419.5
960.8
1063
3380
沸点/℃
3000
2595
907
2212
2707
5627
A.Fe B．Zn C．Ag D．W
4．汞合金是目前使用较多的补牙材料。英国《新科学家》杂志发表了一篇文章，对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外，还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法不正确的是( )www.21-cn-jy.com
A．汞合金是一种具有金属特性的物质
B．汞合金的强度和硬度比锡的大
C．汞合金的熔点比汞的低
D．汞合金的毒性远低于汞的毒性
5．下列有关金属及其合金的说法不正确的是( )
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
6．下列物质中，不属于合金的是( )
A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
7．下列关于合金的叙述正确的是( )
①具有金属的特性 ②通过熔合而成 ③含有两种或两种以上金属或金属跟非金属 ④一般来说，合金的熔点比各组分的熔点低2-1-c-n-j-y
A．①② B．③④ C．②③④ D．全部
8．用于飞机制造业的重要材料是( )
A．Mg—Al合金 B．Cu—Sn合金 C．Al—Si合金 D．不锈钢
9．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等，下列与这些用途无关的性质是( )【来源：21cnj*y.co*m】
A．不易生锈 B．导电性好 C．密度小 D．强度高
10．铝在人体中积累可使人慢性中毒，世界卫生组织将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝在下列使用场合中，不必要加以控制的是( )21*cnjy*com
A．制造炊具 B．制儿童玩具油漆
C．制牙膏皮 D．炼铝厂制造铝锭
11．2.1 g镁铝合金完全溶于足量盐酸，生成氢气2.24 L(标准状况下)，再向溶液中加入氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量最大的是( )
A．2.9 g B．4.6 g C．5.5 g D．6.9 g
12．2009年2月25日，流失海外的圆明园兽首鼠首和兔首铜像被中国商人拍得。普通铜器时间长容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。这两件1760年铜铸的国宝在240年后看上去依然熠熠生辉，最可能的原因是( )
A．它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C．铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化
D．它们是含有一定比例金、银、锡、锌等金属的铜合金
13．由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下的体积为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A．锌 B．铁 C．铝 D．镁
14．下列各金属的混合物2.5 g和足量的盐酸反应，放出的H2在标准状况下的体积为2.24 L，其中可能是( )21教育名师原创作品
A．Zn和Fe B．Mg和Zn C．Al和Mg D．Cu和Fe
15．从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是：
①地壳中的金属元素的含量；②金属活动性；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度；⑤金属的延展性；
A．①③
B．②⑤
C．③⑤
D．②④
第II卷（非选择题，共55分）
16．(15分)金币、银币、铜币等金属货币在我国历史上曾发挥过重要的作用，其中的一些被收藏爱好者珍藏着，在一位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。21世纪教育网版权所有
(1)其中有些货币表面是黑色，且有少量的绿色锈状物，则这肯定是________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为_______________________________；绿色物质是________，形成这种物质的化学方程式为________________________________。若要除去这些物质应选用________，发生反应的离子方程式为_____________________________。充分反应后，这枚金属币的真面目为________色。
(2)其中有一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是_____________________________________________________________。
17．(10分)钛因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金属、强酸反应，红热时，却可与常见非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一为金红石(TiO2)，目前大规模生产Ti的方法是：
第一步：金红石、炭粉混合物在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为____________________，该反应的还原剂为________。
第二步：在氩气的气氛中，用过量的Mg在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。
(1)写出此反应的化学方程式：____________________________。
(2)如何由上述所得的产物中获取金属钛？简述实验步骤并写出有关的化学方程式。
_____________________________________________________________________________
18．(15分)某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下方案检验：
(1)取样品a g，称取时使用的仪器名称为________。
(2)将样品溶于足量的稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有________离子，滤渣中含有________，在溶解过滤时使用的仪器有________。21·cn·jy·com
(3)在滤液中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，写出该步操作中有关反应的化学方程式为____________________________________________。
(4)在第(3)步的滤液中通入足量CO2，过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至质量不再减少为止，冷却后称量，质量为b g。计算该样品中铝的质量分数________。
19．(6分)根据你的生活经验和表所提供的信息，分析并回答下列问题。
物理性质
物理性质比较
导电性(以银为100)
银 铜 金 铝 锌 铁 铅
100 99 74 61 27 17 7.9
密度
(g/cm3)
金 铅 银 钢 铁 锌 铝
19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70
熔点(℃)
钨 铁 铜 金 银 铝 锡
3410 1535 1083 1064962 660 232
硬度(以金刚石为10)
铬 铁 银 铜 金 铝 铅
9 4～5 2.5～4 2.5～3 2.5～3 2～2.9 1.5
(1)为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？
(2)银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？
(3)为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？
20．(9分)欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：
称取粉末状样品1.0 g，量取某浓度的盐酸20 mL，第一次往样品中加入盐酸10 mL，收集到标准状况下的气体224 mL；然后，再往样品中加入盐酸10 mL，又收集到标准状况下的气体112 mL。试求：2·1·c·n·j·y
(1)所取盐酸的物质的量浓度；
(2)样品中铝的质量分数。
参考答案及解析
1．C
【解析】选C。目前在生产、生活中用量最大，用途最广的合金是钢。
2．C
【解析】选C。我们目前使用最广泛的合金是铁合金，A错。合金因其构成元素及配比的不同，性质各异，B错。黄铜的性质使其宜于制造日用品，C对。白铜的导电、导热性很差，D错。21教育网
7．D
【解析】选D。合金一般是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，其熔点一般低于成分金属，硬度高于成分金属。21cnjy.com
8．A
【解析】选A。制造飞机所用的材料强度越高、密度越小越好。铝的密度只有2.7 g/cm3，是典型的轻金属。铝合金轻而坚韧可作制造汽车、飞机、火箭的材料。
9．B
【解析】选B。由题目的描述可得上述的装潢材料与导电性无关。
10．D
【解析】选D。铝是食品污染源之一，所以其主要是从口入，所以只要可能与人口腔有关的就不能，所以A、C都需控制，而儿童玩具经常会放入口中，所以也需控制。
11．C
【解析】选C。2.1 g镁铝合金完全溶于足量盐酸，生成氢气2.24 L(标准状况下)，由得到的氯化镁、氯化铝中的氯离子即为0.2 mol，所以全部转变成沉淀时，相当于氯离子全部被OH－代替，所以析出的沉淀中OH－的物质的量为0.2 mol，所以得到的沉淀质量为2.1 g＋0.2 mol×17 g/mol＝5.5 g。【来源：21·世纪·教育·网】
12．D
【解析】选D。铜铸国宝是240年前制成的，当时没有使用电，更不可能有电镀工艺，所以A不可能。酸可以与铜绿反应，但文物一般放入室内，也不可能，所以B不正确；铜虽然金属性比氢小，但铜合金中铜在干燥的空气中不易被氧化，应被保护，所以D最有可能。
13．C
【解析】选C。设四种金属均为＋2价金属，平均相对原子质量为x，则
R ～ H2↑
x g 22.4 L
10 g 11.2 L
解得x＝20 g
锌、铁、镁的相对原子质量均大于20，只有铝，若转化为二价金属，其相对原子质量(18)小于20，所以混合物中一定含有的金属是铝。www-2-1-cnjy-com
14．B
【解析】选B。此题如果逐个将答案代入计算显然非常繁琐，用摩尔电子质量平均值法极为方便。
则必有一种金属的摩尔电子质量大于12.5 g·mol－1·e－，另一种金属的摩尔电子质量小于12.5 g·mol－1·e－。 21*cnjy*com
(2)实验步骤：在反应后的混合物中加入足量的盐酸除去剩余的镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体即得金属钛。【出处：21教育名师】
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
【解析】由反应物金红石、炭粉及Cl2和产物之一的TiCl4，可知另一产物为碳的氧化物，又知该气体可燃，故为CO。显然Ti元素的化合价不变，而Cl元素的化合价降低，化合价升高的元素为碳元素，因而反应物炭粉为还原剂。利用上述思路可得镁与TiCl4反应的产物为Ti和MgCl2。因反应中镁是过量的，故在反应所得的混合物中提取钛必须除去镁粉和MgCl2，加足量的盐酸可除去镁，之后过滤，将滤渣用水洗涤可得钛。
18．(1)托盘天平
(2)Mg2＋、Al3＋ 铜和硅 漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台(带铁圈)、滤纸
(3)MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl；
AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O
(4)9b/17a×100%
【解析】将样品溶于盐酸发生的反应为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；铜、硅与盐酸不反应，所以过滤后所得滤液中含有Mg2＋、Al3＋，滤渣中含有铜和硅；滤液中加入过量的NaOH时，发生的反应是MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl；AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O；所以得到的滤液中铝元素以偏铝酸根离子存在，所以可知在通入CO2时会反应而得到Al(OH)3沉淀，然后将Al(OH)3加热灼烧后得到氧化铝。所以氧化铝的质量为b g，其中铝的质量为9b/17a×g，即为合金中铝的质量，所以合金中铝的质量分数为9b/17a××100%。【版权所有：21教育】
【解析】由题意，当加入10 mL盐酸时，生成224 mL H2(0.01 mol)，此时盐酸完全反应，因此盐酸的浓度为：＝2.0 mol·L－1；当再加10 mL盐酸时，只生成112 mL H2(0.005 mol)，说明铝完全反应，根据反应2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，生成0.015 mol H2，需用n(Al)＝0.01 mol，＝27%。
